用于游泳者的具有定位及移除机构的启动辅助装置 |
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| 申请号 | CN201380035169.4 | 申请日 | 2013-07-31 | 公开(公告)号 | CN105120965A | 公开(公告)日 | 2015-12-02 |
| 申请人 | 持续攀登工业DBA科罗拉多时间系统公司; | 发明人 | 斯托金格·克里斯蒂安; 索拉尼克·埃里克; | ||||
| 摘要 | 一种用于快速 定位 用于仰泳游泳者的启动辅助装置的设备，并且一旦该设备检测到游泳者已经离开或收到游泳者已经离开的 信号 ，则该设备就移除所述启动辅助装置以防止由启动辅助装置引起的受伤以及阻碍。公开了这种设备的机械式实施方式以及这种设备的根据游泳者的个人需要使用数据输入系统以定位启动辅助装置的 马 达驱动的实施方式，并且公开了用于传输启动事件的信号的器件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于游泳者的启动辅助设备，所述设备用于在启动过程期间辅助采用仰泳泳姿的游泳者，所述设备具有脚支撑器件以及用于定位所述脚支撑器件的器件，所述设备包括定位器件，所述定位器件用于快速或自动化地定位所述脚支撑器件； |
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| 说明书全文 | 用于游泳者的具有定位及移除机构的启动辅助装置[0001] 交叉引用 [0002] US4134583 1979年1月 Davidson [0003] 手册 2013年 Myrtha Pools [0004] US5702799 1997年12月 Brown等人 技术领域[0005] 本发明是在启动辅助装置的领域，该启动辅助装置供游泳者在竞技游泳以及训练中使用。 背景技术[0006] 仰泳游泳者在水中开始游泳时他们的背对着泳道，他们将脚放在泳池壁上或放在应该安装在壁的前方的计时触板上，并且他们使用水外部的由启动块提供的手柄支撑起其自身。在启动准备阶段期间，他们使其自身立起身来，并且在启动信号发出时，他们松手放开手柄并且用脚将其自身推开。理想的启动为游泳者从水中出来，弓起背并以在水中尽可能小的“孔”潜回到水中，从而获得最小的阻力。在潜入水中之后，在他们重新浮上水面以继续用其手臂及脚游泳之前，他们在水下尽可能地击水。与其他游泳者相比，启动力越强，游泳者启动越快，并且他或她在水下阶段中越领先。 [0007] 这个运动顺序生成游泳者朝向前推泳池壁或计时触板的合力。在水平平面中，该力是几乎正交的，并且此外，角度由游泳者控制。然而在竖直平面中，合力和竖直平面存在小于90度的角；典型值可为60-70度。这意味着大部分的力(平行于泳池壁或计时触板的分量)需要施加至泳池壁或计时触板的摩擦力。 [0008] 这意味着游泳者在启动期间当准备启动并继而推开时遇到可能的打滑的严重问题。因此，在关键的启动时间情况下，对打滑的恐惧妨碍了许多游泳者在启动期间施加其全部潜力，这有损于在比赛以及训练中的表现。 [0010] 通过如由Davidson在US4134583中描述的用于仰泳游泳者的启动辅助装置已经很好地解决了平行于泳池壁或计时触板的竖直力的问题。该启动辅助装置在游泳启动期间通过脚支撑器件以及用于定位脚支撑器件的器件对游泳者的脚提供支撑，该脚支撑器件以及用于定位脚支撑器件的器件在描述的优选实施方式中为由带保持的基本楔形形式的脚踏板(foot rest)。该脚踏板可定位至游泳者所期望的高度，并且能在在10秒之内被移除。这个装置提供了让竖直平行力通过带进入泳池边(pool deck，泳池沿，泳池岸边)的必要器件，并因此提供用于仰泳启动的稳定平台。 [0011] 一旦游泳者已经启动游泳，则重要的是，启动装置在10秒内或更短的时间内被迅速移除，从而移除由脚踏板产生的突出物，当游泳者在泳道中游回来以仰泳转身时该突出物可伤害游泳者，或者该突出物可干扰自动化游泳计时系统的计时触板。 [0012] 在当前已知的实施方式中，启动装置由泳池边上的人(游泳比赛的官方人员或助手)用手取走。 [0013] 期望高度的调节通过能够控制带的长度的带扣而实现，或者在Myrtha 2013的手册中描述的实施方式的情况下通过将条构件扣在包含几个孔的启动块(starting block)的开口中而实现，以提供离泳池边缘的或近或远的距离，因此使脚踏板的高度在某些限制内是可调节的。 [0014] 使用这种实施方式存在一些问题；一些问题列出如下： [0015] -对于启动辅助装置的移除，需要除游泳者之外的一个人在游泳者已经离开之后将该启动辅助装置移除。如果除游泳者之外无其他人可用，则这使得使用该装置变得不可能，例如在训练期间。即使在有人可用的情况下，如果由于没注意而没有移除该装置，可引起由于突出物所产生的严重问题，如上文所述。 [0016] -在Myrtha实施方式的情况下，在泳池的水中的游泳者能够到的条构件需要定位在启动块上。当缺乏帮助时，游泳者能够可感知地调节在泳池之外的启动辅助装置并且尝试在泳池中进行调节，但这非常麻烦。在 [0017] -Davidson实施方式的情况下，通过带扣，带被延长或缩短，这同样很麻烦。在有许多游泳者的比赛或训练环境中，此时每个游泳者都需要调节位置以满足其个人需要，这是一个严重的问题。 [0018] 本发明的目标为解决一个或多个所述的问题。 发明内容[0019] 为了改善上文描述的问题，描述了下文的本发明的优选实施方式。该装置提供了用于脚踏板的定位器件(例如，带)，该定位器件连接至泳池外部(优选地在泳池边上)的设备，该设备允许简单地由游泳者调节至所期望的高度，并且检测到当游泳者已经离开时进而自动地缩短带以便将脚踏板从泳池移除或者延长带以便将脚踏板向下移动至泳池底部。 [0020] 一个优选实施方式将卷绕管(winding tube，绕线管)设置在包围件(enclosure，围栏)中，脚踏板的带围绕该包围件卷绕。绕线管包含扭力弹簧并且连接至具有可移动的锁的棘轮。这个设备固定地安装在泳池边上，例如通过紧固至启动块、边槽或者螺栓连接在泳池边中。 [0021] 当游泳者使用装置时，他或她打开锁以使棘轮能自由活动，将脚踏板向下拉至个人期望的高度，因此解绕带并且卷绕扭力弹簧。然后，他或她关闭棘轮的锁，同时稳固脚踏板并将他或她的脚放在脚踏板上。棘轮中的锁防止带的任何进一步延伸，因此只要脚的保持力强于扭力弹簧的弹回力，就能将脚踏板保持在位。然后他或她实施启动，在没有从泳池壁竖直地打滑的恐惧的情况下，施加全部的力，他或她由脚踏板支撑，该脚踏板由锁定棘轮固定地保持。在他或她离开脚踏板之后，由于保持力消失并且扭力弹簧的弹回力使绕线管转动，故装置检测到游泳者已经离开，因此卷起带。绕线管以及棘轮转动，锁卡入棘轮齿，因此减缓了卷绕速度，这是所期望的效果。在几秒钟之后，带被全部卷起，脚踏板停止在装置的外部处并且为下一个游泳者做准备。 [0022] 预期的设备的其他实施方式包括马达驱动的绞盘，从而控制定位器件的长度。马达连接至电源并且马达控制数据处理系统根据数据输入来控制马达的卷绕、保持以及解绕并因此控制带的长度，进而控制脚踏板的位置。 [0024] 用于检测设备的状态的器件布置并连接至马达数据处理系统。该设备检测游泳者是否在装置上、是否正在启动游泳、是否已经离开装置以及脚踏板的位置。 [0025] 用于检测游泳者是否在装置上、是否正在启动游泳或是否已经离开装置的器件可为集成在绞盘中的扭矩测量系统，该扭矩测量系统用于测量保持力、启动力或者游泳者的力是否已经消失。取决于情况，当游泳者在装置上时或当游泳者开始启动游泳时马达保持，并且当装置检测到游泳者已经离开时该马达移动定位器件。用于检测的其他预期的实施方式为在脚支撑器件上或在定位器件上的力检测器，该检测器检测游泳者的脚是否在脚支撑器件上。设备与脚踏板的已知位置一起允许脚踏板在全部使用状态期间的有目的的定位。 [0026] 在其他实施方式中，人观察并检测到泳池中的一个、几个或全部游泳者是否已经离开，并且这个观察的人将一个信号或几个信号发送至设备或多个设备，从而一旦当一个、几个或全部游泳者已经离开时改变脚支撑器件的位置。 [0027] 其他实施方式使用泳池壁上的计时触板以及游泳计时系统以检测游泳者在何时已经离开。一个实施方式为，计时触板由正交的保持力以及游泳者的启动力按压，这将引起计时触板产生信号。一旦游泳者已经离开，计时触板将停止产生信号并且附接的游泳计时系统可将“游泳者已经离开”的信号发送至设备。由于游泳计时系统已经获知启动信号，所以特别地，游泳计时器系统也产生传输至设备的信号，该信号指示游泳者已经离开并且能够移除脚踏板。 [0028] 其他实施方式通过使启动信号进入设备中而推断检测游泳者已经离开。承载该启动信号的外部计时系统通过数据输入连接至马达控制系统，或该用于检测可听到的启动信号的器件和/或用于检测可视的启动信号的器件连接至马达控制数据处理系统。一旦检测到启动信号，在延迟时间(例如，6秒)之后，改变脚踏板的位置。在这些实施方式中需要使用安全器件，例如，如在上文描述的，装置的弱的定位力或附加检测机构，以确保已经错过启动信号并且仍然在脚踏板上的游泳者在延迟时间之后不会被用于定位脚踏板的设备尝试定位的操作伤害或惊吓。 [0029] 使用设备的过程始于脚踏板不阻挡游泳者的路线，例如该脚踏板卷起在泳池边上或解绕以降至泳池底部。游泳者完成该设备的定位，并且其自己输入期望的定位信息(例如“在水表面下方二分之一英寸处”)，或者所述信息从知道该游泳者是谁以及他或她所需的定位值的外部数据处理系统传输过来。在下一步中，马达设置脚踏板的期望位置。游泳者安装脚踏板并且启动游泳，检测机构检测或者启动信号报告给马达控制数据处理系统安装状态以及启动状态。在两个前述状态期间，马达保持运转。一旦游泳者已经离开，则检测机构能够将这个状态报告给马达控制数据处理系统，或延迟时间流逝，并且通过所述定位器件的帮助，马达以如上文描述的将脚踏板移动出游泳者的路线。 [0030] 在将装置安装在具有单一柱的启动块上的情况下，存在这样的可能性，即，由于游泳者没有完全地位于带之间的脚踏板的中心位置中或者由于用腿施加了不同的力，所以通过带的竖直力不完全地相同。这引起了装置的转动以及引起了脚踏板在具有较大力的一侧上竖直滑动。为了防止这个效果，装置可通过条连接至与其相邻的类似装置，该类似装置本质上提供了第二安装点，这使两个装置都获得了稳定的脚踏板。这个系统可延伸至多于两个装置，例如延伸至位于游泳池的八个泳道处的八个装置，因此能够稳定地安装全部这些装置。附图说明 [0031] 图1A是示出了具有启动力的投影的启动仰泳的游泳者的俯视图。 [0032] 图1B是示出了具有启动力的投影的准备启动的仰泳游泳者的水下侧视图，其中示出了角度和竖直启动力。 [0033] 图1C是图1B的受力图，示出了一个启动力的竖直分量以及水平分量，例如右腿的力。 [0034] 图1D示出了右腿以及左腿的力如何转移至启动辅助装置中。 [0035] 图2示出了装置在脚踏板卷起并且锁关闭的情况下的立体图。 [0036] 图3示出了装置在脚踏板放下并且锁打开的情况下的立体图。 [0037] 图4示出了装置的剖面图，该图示出了在定位过程期间的放下的脚踏板、棘轮以及锁的打开。 [0038] 图5示出了装置在未覆盖有关闭的锁的情况下的立体图。 [0039] 图6示出了装置的剖面图，该图示出了锁的关闭以及装置的再缠绕。 [0040] 图7示出了具有棘轮以及扭力弹簧的卷绕管。 [0041] 图8示出了卷绕管在插入带端部以固定该带的情况下的剖面图。 [0042] 图9示出了具有控制部件的马达驱动设备。 [0043] 图10示出了具有多种检测部件的马达驱动设备。 [0044] 图11示出了两个装置，该两个装置安装在泳池边上、固定在启动块柱上并且用条连接在一起。 具体实施方式[0045] 图1A示出了在水4中启动仰泳的游泳者1的俯视图(照片出自pinterest.com)，其中具有描绘在图片中的右腿的启动力5投影以及左腿的启动力6投影。在水平平面中的启动力5和6基本正交于计时触板2以及泳池壁3。游泳者一旦离开启动辅助装置，该启动辅助装置就需要从计时触板2以及泳池壁3移除，使得在他或她的泳道中游回来的游泳者在做出仰泳转身或触壁时不会在突出物上伤害他或她自身，并且计时触板2不会妨碍记录表示比赛结束的接触。 [0046] 图1B示出了启动游泳者的水下侧视图(照片出自Goswim.tv)，其中具有描绘在图片中的启动力5和6的投影。启动力5和6与泳池壁3成小于90度的角度7和8(在这个图片中没有安装计时触板2)，这产生了如在图1C中描述的启动力10的竖直分量。 [0048] 图1D示出了通过带12进入仰泳启动辅助装置的脚踏板11的右腿的启动力5以及左腿的启动力6，因此防止在泳池壁3上在竖直方向上打滑。装置支承合成启动力5和6的竖直力分量，该竖直力分量将通过带并且将该竖直力分量传递至泳池边中。正交分量直接传递至泳池壁3或计时触板2中。 [0049] 图2示出了本发明的优选实施方式13，其中，脚踏板11在离开水4的完全移除位置中，因此将脚踏板11的突出物脱离泳池壁3(或计时触板2，这里未示出)。该图还示出了处于关闭位置的锁14以及启动块的支柱20的实例以及安装至装置13的安装支架21，该安装支架通过比如维可牢钩环(Velcro hook and loop)紧固器的器件将装置13连接至启动块的柱20。 [0050] 图3示出了本发明的优选实施方式，其中，锁14处于打开位置中并且脚踏板11放下进入水4中，这露出了定位器件(例如，带12)。在这个位置中，脚踏板11在泳池壁3上产生突出物。 [0051] 图4示出了棘轮15在打开锁14的情况下可在两个方向中的任一方向上转动，因此允许带12在旋绕管16上卷绕或解绕，这导致脚踏板11相对水平面的(如由游泳者所分别期望的)不同位置。通过在脚踏板11上或多或少的拉动或者通过手动地转动如在图7中所示的轮19可快速完成定位过程。需要注意的是，根据图7，当带从卷绕管16解绕时，位于卷绕管16内的扭力弹簧17或类似器件卷起。在定位过程期间，这在脚踏板11上产生了游泳者需要克服的拉力，从而通知装置他或她的存在。 [0052] 图5示出了不具有保护覆盖物的装置，以露出内部功能部件。一旦脚踏板11定位在期望高度处，游泳者必须抵抗扭力弹簧17的卷绕力从而将该脚踏板保持在下方，并且将锁14翻转到关闭位置以锁定棘轮15。这防止了卷绕管16将带12进一步解绕。游泳者可进而将他或她的脚放在脚踏板11上，并且只要游泳者在脚踏板上的保持力大于卷绕力，装置就认为游泳者是存在的并且脚踏板11的位置保持在位。在这个位置中，游泳者可在没有打滑的恐惧的情况下完成启动，因为竖直力10从脚踏板11通过带再通过锁定棘轮15传递至装置中再传递至泳池边中。 [0053] 图6示出了一旦游泳者离开脚踏板11，游泳者的在脚踏板上的保持力被移除，则装置就认为游泳者不存在并且扭力弹簧17的倒回力(rewind force)通过卷绕管16引起棘轮15在锁允许的指定方向上转动。锁14从一个棘轮齿卡入下一个棘轮齿，这减慢了棘轮的转动速度，实现了期望的控制倒回过程的速度的效果。带12被卷起并且脚踏板11被拉出水4并远离泳池壁3。装置的端部位置与在图2中所示的相同，其中，带12通过扭力弹簧17的力在卷绕管16上完全卷起，并且脚踏板11从泳池壁3完全移除。 [0054] 图2的卷起位置允许游泳者在不被脚踏板11干扰的情况下做出仰泳转身或触碰计时触板以结束比赛。 [0055] 图7示出了具有附接的棘轮15并且具有手轮19的卷绕管16的细节。手轮19是在发生失效的情况下手动地卷起绞盘或手动地定位脚踏板的附加器件。在管内部的是扭力弹簧17，该扭力弹簧在一侧上用棘轮15连接至卷绕管。在组装的装置13中，轴22穿过设备的机架。扭力弹簧17的另一侧固定至机架，使得当卷绕管组件转动时扭力弹簧开始卷绕或解绕，因此产生用于定位脚踏板11的卷绕力。 [0056] 图8示出了如何将带12固定至卷绕管16的优选实施方式。带12具有小条23，该小条固定至带(例如，缝合在带中)，从而产生厚度局部增加的效果。该较厚的部分通过开口18中的一个较宽的部分插入卷绕管16并且进而朝向开口的较窄部分推动。这有效地将带锁定在位，从而承受卷绕力。开口18的较宽部分进而被覆盖以防止带在操作期间通过开口的较宽部分滑动出来。 [0057] 图9示出了预期的装置的另一优选实施方式，该实施方式包括用于控制定位器件长度的马达驱动绞盘。马达24连接至卷绕管16，并且连接至电源(未示出)以及具有下文描述的输入的马达控制数据处理系统25，从而控制马达24的卷绕、保持以及解绕，并且因此控制定位器件12的长度，该定位器件控制脚支撑器件11的位置。 [0058] 用于通信关于脚踏板11的单个定位信息的数据界面26连接至马达控制数据处理系统25。数据界面可通过现有技术中已知的数据通道(诸如，串行数据线、CAN总线、通用串行总线(USB)、无线数据线或这种数据通道的其他实施方式)将手动输入的或通过电子数据界面27输入的信息接收至另一个外部数据处理系统28(诸如自动化游泳系统或具有满足管理者需求的应用程序的计算机)，并且可用例如LED装置来显示设备的状态。因此，单个游泳者定位信息可例如通过游泳者手动地传输至马达24或通过连接的外部数据处理系统28自动地传输至该马达。 [0059] 用于检测设备状态的器件布置且连接至马达数据处理系统。该器件检测游泳者是否在设备上、是否正在启动、是否已经离开设备以及脚支撑器件的位置。 [0060] 用于检测游泳者是否在设备上、是否正在启动游泳或是否已经离开装置的优选实施方式是集成在现有技术中已知的绞盘中的扭矩测量系统29，该扭矩测量系统检测游泳者是否施加保持力、启动力或保持力是否已经消失。取决于状态，当游泳者在装置上或启动游泳时马达24保持，或者当检测到游泳者已经离开时该马达启动或卷绕定位器件12。其他预期的实施方式为在脚支撑器件11上的或在定位器件12上的力检测器，如果游泳者的脚在脚支撑器件11等上，则预期的实施方式可为检测器30。 [0061] 用于检测脚支撑器件11的位置的器件(比如，在马达中的计步器)与定位器件12的端部检测器共同控制定位器件12的长度测量(比如定位器件中的标记等等)，该器件连接至马达控制数据处理系统25以允许脚支撑器件11的有目的的定位。 [0062] 马达控制数据处理系统25接收全部输入并处理这些输入以在设备的各个状态期间控制脚支撑器件11的位置。过程始于脚支撑器件11不阻挡游泳者的路线(例如，卷起在泳池边上或解绕至泳池底部)。游泳者靠近完成该设备的定位，并且他或她自身将期望的定位信息，例如“在水表面下方二分之一英寸处”，输入数据界面26中或者所述信息从外部数据处理系统28传输来，该外部数据处理系统知道该游泳者是谁并且知道他或她所需要的定位值。在下一步中，马达24设置脚支撑器件11的期望的位置。游泳者安装脚支撑器件11，检测机构29或30检测安装状态并报告至马达控制数据信息系统。游泳者启动游泳，并且检测机构29或30检测启动状态并报告至马达控制数据处理系统25。在两个前述状态期间，马达24保持脚支撑器件11稳定。一旦游泳者已经离开，检测机构将这个状态报告至马达控制数据处理系统25并且马达24在所述定位器件12的帮助下将脚支撑器件11移动出游泳者的路线，如上文所述。 [0063] 图10示出了马达驱动的装置，该马达驱动的装置具有启动音调的检测单元32、可视启动信号的检测单元33、来自外部计时系统28代表启动事件的信号的输入以及手动输入单元34。检测单元32或检测单元33两者或两者之一，或者来自外部计时系统28的信号可用于对马达控制单元25传输已经发生了启动的信号，这样在延迟时间(例如6秒)之后不再认为游泳者存在，并且因此马达24可通过转动卷绕管16移动定位器件12以在延迟时间之后移除脚支撑器件11。在推测的检测的情况下，建议在此设置安全器件以防止游泳者被突然地且意想不到地移动脚支撑器件伤害或惊吓。安全器件可为如在图9中所示的检测器件。只要检测器件检测到游泳者，则检测器件会发出将发送至马达的启动信号或定位信号忽略的信号而使马达将脚支撑器件11保持在位。由于启动或由于任何其他原因，由人操作的手动输入34可用于将游泳者不再存在的信号传输至马达控制数据处理系统25，并且马达24可通过定位器件12移除脚支撑器件11。来自连接至游泳计时系统28的计时触板2的信号可用于检测游泳者何时已经在离开。在一个实施方式中，只要游泳者在保持和启动阶段施加力，则计时触板2被脚支撑器件11按压，并且来自所述计时触板2的信号被游泳计时系统28处理，该游泳计时系统进而通过界面27发送将脚支撑器件11移动过的命令至设备。 [0064] 图11示出了两个装置13，该两个装置安装在泳池边上、接近泳池边的边缘并且具有通过定位器件12悬挂在水4中的脚支撑器件11。在这个实例中，每个装置均通过支架21连接至启动块的柱20。两个装置通过条31连接以提供稳定的安装，从定位器件12传出的游泳者的力不会精确相等。对于每个装置而言，条31本质上产生两个安装点，该两个安装点防止装置13的转动或摇动，该转动和摇动会到这脚支撑器件11的滑动。 [0065] 公开的实施方式为本发明的典型优选形式，但应理解为该实施方式是用于说明的目的而不是用于限定本发明。 |
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